天然氣處理工藝流程優化措施

李昱

（濰坊理工學院 山東濰坊 262500）

在可持續發展理念持續擴展與推進的背景下，石化能源長期應用不符合我國當下社會經濟發展現狀，為此，在能源轉換發展過渡期內，天然氣能源能夠有效彌補石化能源局限。為全面優化天然氣加工效果，需要合理利用科學方法和有效處理措施，提升天然氣生產質量，擴大天然氣綜合產量，支持國內社會經濟穩定發展。

1 天然氣處理分析

1.1 天然氣處理內容

對于天然氣材料，廣大用戶實際上主要應用的是乙烷和甲烷，而大部分氣田內存儲的天然氣中除了涵蓋乙烷和甲烷等元素之外，同時還包含戊烷、丁烷、丙烷以及硫化氫等元素。在抽取天然氣后，如果沒有科學處理，直接將天然氣原料傳送到用戶手中，容易造成巨大的資源浪費問題，同時，天然氣材料中還含有大量的有害元素，會對人體健康造成不良影響。為此，需要做好天然氣原料的綜合處理，優化天然氣品質。

大多數民用天然氣對應處理流程如下：采集到天然氣原料后，借助相應的采氣傳輸管道輸入采氣模塊中，在管道中匯集天然氣后，借助清管發球撬流入采氣管道，隨后朝著下游集氣站流去。集氣站核心功能便是對采氣管線內天然氣進行全面接收，通過對天然氣原料實施分離計量后，借助長輸管道，把所采集的天然氣原料傳輸至處理廠內，隨后，通過處理廠對不同集氣站所采集氣體實施綜合脫硫、脫水處理，最后，把得到的高質量天然氣借助專門傳輸管道傳送至用戶手中。對硫化氫等污染物質實施集中處理后，轉化成其他化工生產材料，如此能夠進一步提升天然氣材料的綜合利用率，同時取得社會效益和經濟效益［1］。

1.2 天然氣處理原因

天然氣屬于混合性材料，其中涵蓋各種無機物質和有機物質，從而降低天然氣的整體質量，無法將其順利應用到日常生產、生活中。系統分析在地層內所開采出來的天然氣原料，可以發現，其內部存在各種雜質，為此，需要進行有效處理。

首先，借助重力沉淀技術實施全面分離，消除雜質，避免在天然氣加壓處理中對壓縮器裝置造成一定損傷，降低壓縮裝置整體應用壽命。其次，針對天然氣原料內各種酸性物質進行徹底處理，同時將天然氣原料內的硫化氫及二氧化碳等污染物質順利排除，避免因天然氣泄漏所導致的環境污染現象，保障環境質量。再次，為了進一步優化天然氣綜合品質，需要將天然氣原料內各種游離液體順利消除，具體包含水分和液態烴類等物質，相關物質的存在會從某種程度上影響天然氣的正常運輸。最后，天然氣內各種重組分元素也需要設施全面凈化分離，徹底去除各種雜質，進一步優化提升天然氣綜合品質，優化產品質量，在最大程度上降低天然氣運輸成本。通過科學處理天然氣，提升天然氣產品綜合品質，達到商品天然氣基礎標準［2］。

1.3 天然氣處理原理

當前，國內大部天然氣處理廠普遍借助冷凝分離技術來處理天然氣，具體操作原理是全面融合膨脹制冷劑和丙烷預冷等技術，順利形成全新制冷技術，針對冷凝分離環節特征，合理配置適合冷度，促進天然氣逐步冷卻，密切聯系天然氣內不同組分所存在的溫度差異，有效分離輕烴。傳統模式下的天然氣處理技術主要包括酸氣脫除、焚燒、脫硫、脫汞、脫水、硫回收等。天然氣處理主要包括物理脫酸、化學脫酸和融合脫酸等處理方法，其中，物理脫酸的原理是通過不同元素之間的接觸、反應，實現脫酸目標；而融合脫酸處理是利用混合溶劑脫除酸氣，脫酸成效突出［3］。相關處理工藝流程如圖1所示。

圖 1 傳統模式下天然氣處理流程

天然氣原料在流入處理站后，通過離心壓縮裝置，實施干燥、脫水處理，天然氣經過處理后，需要進一步流入冷箱實施換熱處理，隨后，通過丙烷預冷，再次降溫后依然需要實施分離器操作，該種條件下，會使天然氣整體溫度降到最低，流入脫乙烷塔內實施綜合分液，結束分液換熱后，會在脫乙烷中間部位進料。將天然氣順利冷卻后，還需要借助增壓機實施增壓處理，并將部分氣體傳入分子篩干燥裝置內，通過冷吹處理，實現重復利用，其他氣體可以充當外輸干氣［4］。

2 天然氣處理流程優化

2.1 氣相處理

天然氣處理中，擁有多樣的酸氣處理方法，而國內當下應用較為頻繁的脫酸技術為濕式溶劑吸收處理技術，該種處理方法具有較強經濟性、適用性，同時整體操作十分簡單。天然氣相關氣相處理環節主要包括以下幾部分。

2.1.1 酸氣脫除

在處理天然氣中，酸氣消除方式主要是以濕式溶劑吸收處理工藝為主，該種處理工藝方式具體可以分成3種技術方式。首先是物理吸收技術。即借助特定溶劑和酸氣內某些元素產生反應，實現選擇性溶解，借助該種方法，可以順利實現天然氣脫酸目標。其次是化學吸收處理技術。在具體實踐操作中，通常是應用各種物質和酸氣形成某種化學反應，幫助天然氣順利清除內部酸氣。最后是利用混合溶劑處理。通過添加該種溶劑，可以充分融合化學處理及物理處理雙重優勢，屬于一種有效的脫酸處理技術［5］。

2.1.2 焚燒處理技術

在綜合處理天然氣過程中，容易釋放大量廢氣，相關廢氣內含有硫化氫，盡管相關元素含量較少，但依然需要通過焚燒爐實施集中焚燒處理，如此能夠將天然氣內各種硫化氫物質順利排除，降低意外事故發生概率。借助焚燒處理環節，可以提升廢氣處理效果，確保相關排放廢氣滿足國家行業標準要求。除去再生氣處理環節，天然氣經過克勞斯裝置處理環節中，同樣容易形成一定廢氣，為此，需要做好燃燒處理。

2.1.3 脫汞處理

引入天然氣原料實施綜合氣相處理中，需要針對天然氣做好脫汞處理。當前所用脫汞處理技術具體可以分為下列兩種方式。第一是合理應用固定床對汞元素進行全面吸收，實現天然氣順利脫汞目標。第二是借助分子篩技術，徹底清除天然氣內殘留汞元素，借助該種處理技術，可以順利獲得理想的天然氣產品，提升天然氣質量。

當前，隨著國內相關技術工藝持續創新發展，脫汞技術在天然氣處理中也越加成熟，通過持續創新完善，對應檢測范圍初步實現0.002～0.003mg/m3［6］。

2.2 脫硫處理

天然氣處理技術中的脫硫環節主要包括以下幾部分。

2.2.1 膜分離技術

在對天然氣原材料實施脫硫處理中，可以借助膜分離技術實施綜合處理。膜分離技術，即應用膜分離裝置，綜合處理去除天然氣原料內硫元素，同時可以保障安全處理，提升處理效率，改善處理效果，預防處理后形成多余廢棄物，威脅污染周圍生態環境。天然氣處理中所用脫硫裝置不會遇到折舊問題。除此之外，在天然氣處理中應用膜分離工藝，可以發揮出相應的脫水作用，盡管無法將天然氣材料內所有水分徹底清除，但能夠進一步優化材料整體脫水成效。

2.2.2 生化處理工藝

在對天然氣材料實施綜合脫硫處理中，可以進一步選擇生化處理工藝，發揮出微生物自身吸附功能。部分微生物在硫化氫和二氧化碳等物質中存在較強的吸附能力，而相關微生物在吸收了天然氣原料內各種硫元素后，可以利用自身內部新陳代謝進行全面消除，順利形成全新物質。生化處理工藝作為某種節能型綠色處理工藝和技術手段，廣泛應用于社會各個領域中，具有廣闊發展前景。

2.2.3 吸附分離工藝

在天然氣脫硫中，選擇吸附分離處理，無需投入過高成本，操作便捷，但擁有較高的脫硫處理效率和脫硫效果，能夠提升天然氣綜合品質。結合當前國內對于吸附技術的實際操作狀況分析，相關技術存在一定缺陷，未能得到全面應用推廣，為此，需要進行深入研究、補充完善和全面改進。

2.2.4 微波處理和電子束照射

天然氣處理方面，微波處理技術及電子束照射技術是在全面融合化學技術原理和物理技術原理基礎上實施的相關操作。該種技術方法需要在天然氣內投入電子束或是高能量粒子束，作用于硫化氫氣體，對其組織結構及化學組成實施全面改變，可以把其進一步分解成硫元素，促進實現理想的脫硫效果，形成合格的天然氣產品。具體操作中，該種技術全面融合物理和化學等技術優勢，可以將天然氣內各種氮元素和硫元素順利去除，在處理后，不會威脅生態環境。

2.3 脫水處理

天然氣材料中主要是由液體及水分等元素構成，促進天然氣形成某種水合物，普遍是以固體形態呈現出來，會影響天然氣傳輸管道穩定運行，導致管道內部輸氣效率進一步降低。天然氣內相關原料內部水分和酸性氣體融合后，轉化為酸液，在管道內部運輸中會腐蝕基礎設備，縮減管道設備綜合應用壽命。管道內水溶液全面凝結，轉變成氣液，從而將整個管道徹底堵塞，阻礙管道內部天然氣的正常運輸。

從長輸管道層面分析，在長時間的天然運輸中，因為管道內部水分含量持續擴大，導致管道內傳輸天然氣中遇到更大阻力，使天然氣傳輸成本進一步擴大，降低整體發熱值。為此，需要做好天然氣產品的檢測工作，保障天然氣綜合質量，滿足商品天然氣標準含水指標，順利傳輸達標產品。針對天然氣原料實施整體脫水處理后，處于一種深冷條件下，設備保持穩定運行，有助于天然氣后續的凈化處理，提升整個處理過程便利性，優化天然氣產品質量，順利去除天然氣原料內各種水分，提升天然氣整體凈化效果，改善天然氣產品質量，確保天然氣材料滿足行業標準規范要求。

天然氣原料相關處理工藝內存在多種脫水方法，借助冷卻處理技術，可以幫助材料順利去除各種殘留水分。借助三甘醇溶液，同樣可以針對天然氣實施脫水處理，順利吸收天然氣內各種殘留水分，實現水分去除目標，優化天然氣綜合品質，保證天然氣內部含水量滿足天然氣材料的傳輸規范和指標要求。

2.4 凈化處理

天然氣原料相關凈化處理技術包括以下幾種形式。

2.4.1 胺法處理

利用該種技術工藝進行加工處理中，能夠進一步提升材料處理效率。胺法處理技術作為一種較為常用的處理手段，需要以化學反應技術為基礎，對開采得到的天然氣原始材料實施綜合處理，將氣體內的二氧化碳及硫化氫等元素徹底消除。對天然氣材料實施胺法處理中，能夠對天然氣內各種酸性氣體進行順利去除，提高天然氣處理效率，優化天然氣綜合處理品質，達到事半功倍的成效。

在天然氣初期開采后，對應原料內含有大量酸性氣體，容易影響天然氣的后續處理和加工，降低天然氣綜合質量，同時還會威脅天然氣材料的正常應用，無法充分發揮出天然氣的價值作用。

應用胺法技術處理天然氣，需要對天然氣性能特征進行準確把握。天然氣處理中應用胺法處理技術，相關操作原理和處理流程如下，即利用一乙醇胺作為基礎原料，一乙醇胺也是眾多可選擇有機物類型之一。而選擇該種材料充當反應原料的主要原因是：一乙醇胺能夠順利提出二氧化碳及硫化氫等惡性氣體，發揮出良好的處理效果，優化天然氣綜合質量；同時，應用一乙醇胺對天然氣原料進行綜合處理，不會威脅周圍環境，在將天然氣原料內各種酸性氣體徹底去除后，也不會形成各種新型污染物質。為此，在對天然氣實施全面凈化處理中，該種技術方法得到了全面推廣應用。

處于全新發展背景下，需要對現有胺法處理技術進行不斷優化和創新，改善技術處理流程，密切聯系天然氣原料的現實處理要求，綜合考慮內外環境波動變化和天然氣的加工處理現實需求，實施進一步創新和完善，優化天然氣綜合處理成效，提升天然氣產品質量。

2.4.2 冷凝分離處理技術

在得到天然氣原料后實施綜合處理加工中，冷凝分離作為重要的處理技術，從某種層面分析，該項技術屬于天然氣處理中的階段性成果。相關處理技術的具體操作原理是徹底去除天然氣原料內各種污染物質和多余雜質，因為相關雜質從化學特性和物理特性方面存在一定差異，其中的典型代表便是沸點差異，借助冷凝分離技術實施加工處理。

開采后的天然氣原料普遍存在各種雜質，而這種原料無法直接用于正常生產、生活，為此，可以聯系原料內不同物質的沸點差異和性能特征，借助分梯度及分層次等措施，對天然氣原始材料實施全面凈化，通過處理后的天然氣能夠有效用于正常生產、生活當中。

大部分條件下，選擇冷凝分離技術對天然氣實施加工處理，需要在-162℃條件下對所需處理天然氣實施冷凝加壓，借助該種手段，可以促進天然氣順利轉化為液化狀態。天然氣內其他雜質沸點全部超出天然氣自身雜質，在應用冷凝分離技術實施綜合處理后，能夠順利得到純凈天然氣液體。而在具體實踐操作中，選擇利用冷凝分離技術對天然氣實施全面加工處理，需要技術人員進一步聯系天然氣原料各種組成成分特征和氣體理化特點，對相關處理技術實施不斷創新調整和優化完善，促進天然氣處理技術持續創新發展，提升天然氣處理穩定性、安全性，優化天然氣處理效果。

2.4.3 低溫甲醇技術

借助低溫甲醇技術對天然氣原料實施全面加工處理中，需要對相關處理技術進行合理選擇。除了需要將天然氣原料內的各種硫化氫、二氧化碳及水分雜質全面去除之外，還需要及時去除天然氣內各種不存在普遍意義的雜質，全面優化天然氣處理純度，提升天然氣產品質量，保障天然氣良好品質。在具體實踐操作中，應用低溫甲醇技術處理時，需要嚴格按照國家行業標準和規范要求實施各項操作，準確把握各個處理細節，制定完善的操作處理流程，按照安全第一、效率優化的基礎原則，實施天然氣處理凈化，對天然氣現實狀況和天然氣處理技術兩者關系進行統籌兼顧，準確把握天然氣預處理環節的各項操作細節，實時關注我國天然氣產業未來發展變化趨勢。

我國近幾年的天然氣開采工作呈現出一種多元化的發展趨勢，單純利用低溫甲醇技術進行天然氣凈化處理，無法達到理想效果，容易進一步降低天然氣處理成效。為此，需要聯系現實發展狀況進行綜合考慮，促進低溫甲醇技術和其他處理工藝全面融合，充分發揮不同技術優勢，如此才能達到理想效果。

3 結語

綜上所述，通過對天然氣相關處理技術開展深入研究，能夠全面優化天然氣處理效果，使天然氣在凈化后達到一種理想效果，提升天然氣產品綜合質量，為廣大人民群眾提供清潔安全的天然氣產品，促進天然氣產業實現穩定持續發展。對天然氣產品實施綜合處理中，需要確保相關處理技術滿足工業級水準，控制生產成本，優化天然氣處理成效，擴大天然氣生產效益。